特開 2021-145425 電動機の回転子組立

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-145425(P2021-145425A)

(43)【公開日】2021年9月24日

(54)【発明の名称】電動機の回転子組立

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/22 20060101AFI20210827BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/22 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2020-41431(P2020-41431)

(22)【出願日】2020年3月11日

(71)【出願人】

【識別番号】595078116

【氏名又は名称】ムライ機器株式会社

(72)【発明者】

【氏名】松葉 清

(72)【発明者】

【氏名】森 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】樋口 芳則

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601CC01

5H601DD09

5H601DD22

5H601GA23

5H601GA33

5H601KK03

5H601KK13

(57)【要約】

【課題】薄板を積層した回転子１に回転軸４を圧入する回転軸と回転子の構成に関するもので適正圧入力にて回転子１に回転軸４を圧入でき、回転軸４の曲がりが少なく、安価な回転子組立５を提供するものである。
【解決手段】回転子１と接する回転軸４の外径部を２２と２５に２分割し、回転子の両端近辺に配置する。回転軸４の回転子１を挿入する側はゆるやかなテーパ部２１と２４として回転子挿入時の案内とする。また、回転子１と接する回転軸外径部２８と２９の表面粗さをＲｚ１２以上とする。また、回転軸の外径部の２分割をやめ、回転子の内径孔を３３と３５に２分割し両端近辺に配置したものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄板を積層した回転子に回転軸を圧入する回転軸の構成に関するもので、回転子の内径孔と接する回転軸の外径部を軸方向に２分割し、前記２つの外径部の幅の合計を回転子幅の４０％以下とし、この回転軸の２つの外径部を回転子の両端近辺に配置することを特徴とする電動機の回転子組立。

【請求項2】

前記回転軸において、回転子の内径孔と接する回転軸の２つの外径部の回転子挿入側にテーパ１／５以上のテーパ部を設けることを特徴とする請求項１に記載する電動機の回転子組立。

【請求項3】

前記回転軸において、回転子の内径孔と接する回転軸の２つの外径部の表面粗さはＲｚ１２より荒いことを特徴とする請求項１あるいは２に記載する電動機の回転子組立。

【請求項4】

薄板を積層した回転子に回転軸を圧入する回転子と回転軸の構成に関するもので、回転軸と接する回転子の内径孔を軸方向に複数に分割し回転子の両端近辺に配置、回転軸と接する内径孔の合計を回転子幅の４０％以下とし、回転軸外径部の回転子挿入側にテーパ１／５以上のテーパ部を設けることを特徴とする電動機の回転子組立。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機の回転子に関し、回転子の内径孔に回転軸を圧入結合した回転子組立に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転子の内径孔に回転軸を挿入する工程には回転子を電気炉で熱して内径孔を膨張させ回転軸を挿入する焼嵌め方式と回転軸の回転子と接する表面にローレット加工を行い常温で回転子に圧入するローレット方式がある。今回の方法は回転軸や回転子の構成を工夫してローレット加工を行わずに常温で圧入するものである。

【0003】

焼嵌め方式は５００℃相当に回転子を加熱するために電気炉が必要となり、加熱するための電気代がかかる。回転子を加熱するためと焼嵌め後熱い回転子組立を冷却させる時間が必要になるなど連続作業ができなく生産タクトが長くなる。特に回転子を過熱する電気炉は最近の環境性への配慮から使用を中止したい。また、ローレット方式はローレット加工時間がかかりローレット加工のため回転子に回転軸が平行に挿入されずに軸振れが発生する。

【0004】

例えば焼嵌め用の回転軸をそのまま常温（約２０℃）で圧入すると圧入力が大きくなり、この圧入力により回転軸が曲がりロータ外径や軸端の振れが発生する。この軸曲がりは回転機や回転機が組み込まれる装置の振動・騒音の増大につながるため、修正が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開 平０２−２４６７４９号公報

【特許文献2】特開 昭５８−８９０４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

焼嵌め方式は回転子を加熱・冷却する時間や電気炉の電気代がかかり、またローレット方式はローレットの加工時間がかかり高価になっていた。回転子の内径孔は薄板をプレス工程で打ち抜きこれを積層するため、例えば内径寸法はＣ＝φ１７±０．０１０ｍｍにしている。また、回転軸は機械加工にて製作するため外径寸法はＤ＝φ１７＋０．０３５〜＋０．０２０ｍｍにしている。この両者は勘合すると締め代０．０１０〜０．０４５ｍｍの締り嵌めで結合される。回転子の幅（軸方向長さ）は回転機の仕様により３０〜１００ｍｍと変動している。回転子の内径に回転軸を挿入して図１のＨ方向に力を加え、この両者を圧入方式により押込むと１００ｋＮ以上と大きな圧入力が必要となり、この押込み圧入力により回転軸が曲がり、２個の軸受で支え回転子中央部Fや回転軸の軸端Ｇの振れを測ると大きな値となる。これの修正作業は特に振れが大きいと作業者の熟練と大きな時間が必要となる。
課題は押込み圧入力を低下し変動幅を少なくして、回転軸の曲がりを低下することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

従来、回転子の内径孔と接する回転軸の外径部寸法Ｄの長さは回転子幅に合わせて変動させ、回転子幅の大部分が回転軸の外径部と接するようにしていた。両者の圧入力は回転子内径孔と回転軸外径の接する長さにほぼ比例し、回転子幅の変動による押込み圧入力の変動を低下するために、この回転軸の外径部寸法Ｄの長さを回転子幅に合わせず、２分割して短くすることで両者の接する長さを低下して押込み圧入力を低下し、回転子幅毎の圧入力の変動を小さくした。単に長さを低下すると回転子が回転軸に対して並行にならないため、２分割した回転軸の外径部は一方を回転子の挿入側に他方を出口側にと両端近辺に配置したものである。

【0008】

次に、押込み圧入力そのものを低下するための改善策は回転軸の寸法Ｄは研磨機で表面粗さＧ Ｒｚ６．３に研削加工されている。このため前工程で旋盤による切削加工で図９のようにバイトの例えばノーズＲ ０．２ｍｍで立上げ、その後外径を０．１ｍｍ程度の研削代で研削している。仕上がりでは図９の急激な立上がりの形状となる。回転軸を回転子に押し込む際、ここで急激な回転軸の拡大のため、回転子内径孔と引っ掛かりを起こし大きな圧入力が必要になる。そこで前工程の切削加工で図２と３のように、ここを大きなテーパ１／３０のテーパ加工を行う。
これにより、このテーパが回転子内径孔の案内となり、引っ掛かりが起きずスムーズに押込みでき圧入力を大幅に低下できる。

【0009】

従来、回転軸の表面は研削加工しているので、図７Ａに示すように砥石の表面の凹凸により削られなだらかな表面になり、多くの面が回転子内径と接して大きな押込み圧入力となる。これに対して切削加工の表面はＢの初期時バイトの送り速度に相対するピッチの波状となる。また、Ｃの押込み時の強い押込み圧入力により最大径部が変形し、外径が少し小さくなった状態となるため適度な押込み圧入力となる。これらの対策により、合計の押込み圧入力は８〜１４ｋＮで回転軸の圧入が可能となった。回転子の軸方向幅違いを含めて平均１１ｋＮと９０％の大幅な低下が可能となった。

【発明の効果】

【0010】

大幅に押込み圧入力が低下できたので、回転軸の曲がりが低下し押込み後の回転子組立の精度が安定し、その後の回転軸の修正が不要になった。焼嵌め方式の電気代が不要で短い生産タクトとなり、ローレット方式のローレット加工時間の必要がなく、簡単な常温の圧入方式で高精度な回転子組立ができ、安価で精度の良い回転機が提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】は、本発明を実施した回転軸を使用した回転子を断面した回転子組立図である。（実施例１と２）

【図2】は、図１のＡ部を拡大した研削加工の回転子圧入開始時の回転子組立図である。（実施例１と２）

【図3】は、図１のＡ部を拡大した切削加工の回転子圧入開始時の回転子組立図である。（実施例３）

【図4】は、本発明の他の実施例を示し、回転子の内径孔の径を変化させた回転子を断面した回転子組立図である。（実施例４）

【図5】は、本発明の回転軸の圧入工程を示した図である。

【図6】は、本発明と従来を比較した押込み寸法と圧入力の関係を示したグラフである。

【図7】は、回転子と接する回転軸外径部表面の拡大断面図である。

【図8】は、従来の実施例の回転軸を使用した回転子を切断した回転子組立図である。

【図9】は、図８のＢ部を拡大した回転子圧入開始時の回転子組立図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明の実施の形態にかかる製作方法で製作された回転子組立を図面に基づき詳細に説明する。なお、この実施形態にこの発明が限定されるものではない。

【実施例1】

【0013】

図１は、本発明を実施した回転軸を使用した回転子組立図である。１は薄板を積層した回転子、２はその内径Ｃの内径孔、３は回転子にダイカストした回転子導体、４は回転軸、５は回転子１に回転軸４を圧入した回転子組立である。６は遊び側軸受、７は負荷側軸受、この図のＡ部を拡大したのが図２及び図３である。

【0014】

図１において、まず回転軸４は回転子内径孔２と接しない外径Ｅ＝φ１７−０．１〜−０．３の案内部２０があり、次にテーパ１／３０の第１のテーパ部２１があり、圧入時このテーパ部２１で回転子内径孔２と回転軸の中心を同心に揃える働きをする。次に第１の回転子内径孔と接する外径Ｄ＝φ１７＋０．０３５〜＋０．０２０の外径部２２、回転子内径孔と接しない外径Ｅのつなぎ部２３、第２のテーパ部２４、第２の回転子内径孔２と接する外径Ｄの外径部２５、次に外径Ｅのヌスミ部２６、最後に最大径部２７がある。図４の回転軸圧入寸法Ｌを押し込み最大径部２７の段差端面に回転子１の出口側端面を当て回転子１と回転軸４の軸方向位置決めをしている。回転軸外径部２２と２５の軸方向長さを変化させ、回転子内径孔２と接する長さを調整して、適正な圧入力を得ている。圧入力が小さ過ぎると、輸送時の電動機の落下などがあった場合、回転子１が回転軸４に対して移動する不具合を発生する。

【0015】

第１図の回転子内径孔２と接する回転軸外径部２２と２５の合計は破線で示す２か所の長さであり回転子の幅の変化に対してつなぎ部２３の長さを短く調整することで適正な圧入力を確保できる。回転子１の挿入側に第１の外径部２２、出口側に第２の外径部２５と両端近辺に配置することで回転軸４に対する回転子１の平行度を確保している。

【実施例2】

【0016】

図２は回転軸８の回転子内径孔２と接する外径部２２と２５は研削加工Ｇ Ｒｚ６．３を実施した回転子１の挿入開始時を示す。回転軸の挿入側にゆるやかなテーパ1/30の案内部２１と２４を設けることで回転子内径孔２が引っかからずにスムーズに入る。

【実施例3】

【0017】

図３は回転軸９の回転子内径孔２と接する外径部２８と２９はバイトの送り０．２５ｍｍ／回転の切削加工Ｌ Ｒｚ２５を実施した例を示している。この外径部２８と２９の研削工程が不要となる。

【実施例4】

【0018】

図４は回転軸３０の回転子と接する外径部３１を２分割せずに、回転軸の外径部３１と接する回転子の内径孔を分割し、寸法Ｃ＝φ１７±０．０１０の第１の内径孔３３、外径部３１と接しない寸法Ｆ＝φ１８±０．１の逃げ部３４、寸法Ｃ＝φ１７±０．０１０の第２の内径孔３５、回転子内径孔３３と３５は回転子の両端側に配置し、中心部は回転子の逃げ部３４としたものであり、実施例1と同様の効果が得られる。

【0019】

図５は回転軸圧入工程を示した図であり、プレス機のテーブルに下治具３６を置き、その上に回転子１を乗せ、回転子内径孔に回転軸４を入れ、さらに上治具３７を乗せて、上治具にプレス機で圧入力Ｐを加え、回転子１に回転軸４を圧入するものである。ここで主に薄板を積層した回転子１の精度が悪いため、回転軸４に圧入力Ｐによる曲げモーメントが作用してこの工程において回転軸４が曲がり変形するものである。

【0020】

図６は回転子１に回転軸４を圧入する時において、横軸に回転子への回転軸の押込み寸法を、縦軸に押込み圧入力Ｐを表したグラフであり、破線が従来の軸の圧入力線を、実線が本発明の軸の圧入力線を示す。

【0021】

破線の従来軸の圧入力線は図９の回転軸４０に案内部５０と回転子１と接する外径部５１の間の切削加工のバイトのノーズＲによる急激な立上げ部５２により初期に大きな上昇となり、図８の長い破線が回転子内径と回転軸の外径部５１の接触長さを示し、その後両者の接触長さが増えるに従い徐々に増加し、最終的に１００ｋＮと大きな圧入力になっている。

【0022】

実線が本発明軸の圧入力線を示し圧入力は図1の回転軸４の案内部２０の後にテーパ部２１があり初期の立上がりはなく、その後幅が短い第１の外径部２２で上昇し、つなぎ部２３の間は一定となり、第２の外径部２５で再び上昇する。２つの短い破線の合計長さが回転子1と回転軸４の接触長さであり、圧入力は最終的に８〜１４ｋＮと小さくなっている。

【産業上の利用可能性】

【0023】

以上のように、本発明にかかわる電動機の回転子組立は、回転子に圧入する回転軸、あるいは回転子の構成に関するものでる。

【符号の説明】

【0024】

１ 回転子、２ 回転子の内径孔、４と８と９ 本発明の回転軸、５ 回転子組立、２０ 回転軸の案内部、２１ 第１のテーパ部、２２と２８ 第１の外径部、２３ つなぎ部、２４ 第２のテーパ部、２５と２９ 第２の外径部、２６ヌスミ部、２７ 最大径部、３０ 本発明の他の実施例の回転軸、３１ 外径部、３２ その回転子、３３ 第１の回転子の回転軸と接する内径部、３４ 逃げ部、３５ 第２の回転子の回転軸と接する内径部、４０ 従来の回転軸、４１ 回転子組立、５０ 回転軸の案内部、５１ 外径部、５２ 立上げ部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】